Анаэробной производительностью называют способность человека работать в, условиях. недостатка кислорода за счет анаэробных источников энергии. Показателем анаэробной производительности является максимальный кислородный долг. Определяют его обычно в условиях спортивной деятельности - на стадионе, в бассейне. Для этого спортсмену предлагают несколько раз преодолеть отрезок дистанции с максимальной скоростью, причем интервалы отдыха между отрезками все время сокращаются (например, проплыть 4 раза по 50 м с предельной скоростью и с интервалами отдыха 45, 30 и 15 с). В период восстановления после четвертого заплыва 'собирают выдыхаемый воздух. Проведя его анализ, узнают избыточное (превышающее уровень покоя) потребление кислорода в период восстановления, т. е. кислородный долг.
Максимальный кислородный долг у людей, не занимающихся спортом, не превышает 4-5 л. У спортсменов высокого класса он может достигать 10-20 л.
Различают две части кислородного долга: алактатную и лактатную (лактаты - соли молочной кислоты). Алактатная часть (актатный - значит не имеющий отношения к молочной кислоте) может составлять у спортсменов 2-4 л. Она идет на восстановление КрФ, отдавшего свою энергию ресинтезу АТФ, а также на восстановление израсходованных при работе запасов АТФ в мышцах. За счет энергии КрФ и АТФ происходит сокращение мышц в самом начале любой работы и в течение всей очень интенсивной кратковременной работы. Креатинфосфатный механизм обеспечения мышечных сокращений достигает максимальной мощности через 2 с после начала работы и функционирует на высоком уровне в течение не более 10 с. За счет этого механизма совершается такая работа, как прыжки в высоту и длину, стартовый разбег в спринте, бросок шайбы, удар по мячу и т. п. При выполнении кратковременных упражнений высокой интенсивности величина алактатной части кислородного долга возрастает прямо пропорционально длительности работы..
Лактатная, большая, часть кислородного долга идет на ликвидацию накопившейся при работе в мышцах и крови молочной кислоты, которая в восстановительном.периоде. частично окисляется, частично используется при образовании запасов углеводов в печени и мышцах. Содержание молочной кислоты у спортсменов высокого класса может доходить до 300 мг В 100 мл крови (в покое 10-15. мг). Чтобы продолжать при этом работу, организм должен иметь мощные буферные системы. И действительно у спортсменов, обладающих высокой анаэробной производительностью, мощность буферных систем крови и других тканей повышена.
Но все же буферные системы не всегда могут полностью нейтрализовать кислые продукты обмена веществ, поступающие в кровь. Тогда происходит сдвиг рН крови в кислую сторону. Чтобы, спортсмен мог выполнять работу значительной мощности в условиях резких изменений во внутренней среде организма, его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и низком рН. Такое приспособление тканей служит одним из главных факторов, обеспечивающих высокую анаэробную производительность.
Кроме того, способность человека работать при большом количестве накопившейся молочной кислоты во многом зависит и от кровоснабжения мозга и сердца. Эти органы - должны получать достаточно кислорода даже в тех условиях, когда скелетные мышцы испытывают его дефицит.
8.9.2. Влияние величины анаэробной производительности на спортивные результаты
Величина анаэробной производительности зависит от квалификации спортсмена. Высокая анаэробная производительность должна быть у спортсменов, работа которых длится от нескольких секунд до 7-8 мин. С увеличением длины дистанции роль анаэробной производительности для достижения высокого спортивного результата снижается. Например, для мастеров спорта по плаванию, специализирующихся в кроле, найдены следующие соотношения: на дистанции 50 м спортивный результат на 71,8% определяется величиной максимального кислородного долга, на дистанции 100 м - на 63,3 %, а на дистанции 200 м - только на 49,1%. По мере увеличения длины дистанции падает значение алактатной части кислородного долга.
8.9.3. Порог анаэробного обмена
При большой мощности работы, когда потребление кислорода уже не может нарастать (см. рис. 79), работа мышц, обеспечивающая дальнейшее увеличение мощности, происходит за счет анаэробных источников энергии. Однако анаэробные процессы включаются в восстановление АТФ при работе не в тот момент, когда достигнут уровень МПК и аэробные реакции исчерпали возможности дальнейшего увеличения, а несколько раньше. Появление в организме первых признаков анаэробного ресинтеза АТФ называют порогом анаэробного обмена (ПАНО).
Измеряется ПАНО в процентах от МПК. У спортсменов разной квалификации ПАНО равен 50-70% от МПК (рис. 85). Это значит, что анаэробный ресинтез АТФ начинается, когда потребление кислорода достигает 50-70% от МПК данного человека. Чем выше ПАНО, тем более, тяжелую работу спортсмен выполняет, восстанавливая АТФ за счет более экономных аэробных источников энергии. Спортсмен, имеющий высокий ПАНО (65% от МПК и выше); при прочих paвных условиях покажет более высокий результат на средних и длинных дистанциях.
8.10. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ
8.10.1. Понятие о регуляции дыхания
Снабжение тканей кислородом и удаление из них углекислого газа обеспечивается совместной работой трех систем - крови, кровообращения и дыхания. В этой работе на долю органов дыхания приходится поддержание оптимального газового состава альвеолярного воздуха, достаточная вентиляция легких. Это обеспечивает полноценное насыщение крови, протекающей через капилляры легких, кислородом и выход из нее углекислоты. Следовательно, регуляция дыхания сводится к установлению такой величины МОД, которая соответствует уровню обмена веществ, кислородному запросу организма в каждый конкретный момент. В этом отношении дыхательная система обладает весьма широкими приспособительными возможностями.
8.10.2. Гуморальная регуляция дыхания
Раньше считалось, что усиление дыхания, увеличение МОД при изменениях функционального состояния организма происходит. потому, что накопившаяся в крови углекислота раздражает дыхательные нейроны продолговатого мозга. Сам факт повышения возбудимости дыхательного центра под влиянием избыточного содержания в крови углекислого газа бесспорен. Нейроны дыхательного центра очень чувствительны к действию углекислоты. Если, например, в течение небольшого отрезка времени подышать, используя один а тот же объем воздуха (скажем, заключенный в небольшой резиновый мешок), то по,мере накопления в нем углекислого газа дыхание будет учащаться, МОД увеличиваться. Если же при помощи химического поглотителя удалять углекислый газ из мешка, усиления дыхания не произойдет.
Однако при физической работе содержание углекислого газа и кислорода в артериальной крови, притекающей к дыхательным нейронам не отличается от величин, наблюдаемых в покое. Возрастание МОД наблюдается в самом начале работы, в первые ее секунды, до того, как могло бы возникнуть отклонение от нормы парциального давления углекислоты в артериальной крови, следовательно, увеличение МОД при работе нельзя объяснять действием избытка углекислоты или недостатка кислорода на нейроны, управляющие дыханием. Это показывает, что гуморальная регуляция дыхания не играет существенной роли при физической работе..
8.10.3. Рефлекторная регуляция дыхания'
Роль дыхательных нейронов. Нейроны, участвующие в регуляции дыхания, расположены в разных отделах мозга. Главная часть дыхательного центра находится в продолговатом мозгу. Дыхательный центр имеет очень сложное строение. В его состав входят нервные клетки, обеспечивающие вдох (центр вдоха), а также клетки, «ответственные» за выдох (центр выдоха): Четкой границы между этими областями нет.
Жизнь организма возможна только при неповрежденном дыхательном центре продолговатого мозга. Повреждения его вызывают смерть вследствие остановки дыхания, Однако этот центр не может управлять дыханием без связи с дыхательными нейронами других областей мозга, И вот по каким причинам.
От нейронов продолговатого мозга нервные импульсы идут к двигательным нервным клеткам передних рогов спинного. мозга, а от них; - к дыхательным мышцам, Перерыв этой связи привел бы к прекращению работы дыхательной мускулатуры, т. е, к прекращению дыхания.
В верхней части варолиева моста (ствол мозга) лежат.нейроны, вызывающие в конце выдоха возбуждение центра вдоха, а в конце вдоха - возбуждение центра выдоха, Повреждение связи продолговатого мозга с варолиевым мостом нарушило бы правильное чередование дыхательных движений,
Если у животного путем перерезки отделить продолговатый мозг от вышележащих отделов мозга, дыхание сохранится, но оно не сможет приспосабливаться к изменяющимся условиям существования opгaнизма, так как продолговатый мозг не будет получать необходимой сигнализации от других областей головного мозга,
Сигналы от мышц и внутренних органов поступают в главную Часть дыхательного центра через средний мозг и варолиев мост, Через промежуточный мозг идет информация об изменении интенсивности обменных процессов. Кора больших полушарий перерабатывает информацию от всех органов и систем, Только при наличии коры возможно приспособление дыхания к любым изменениям внешней среды и деятельности организма.
Рефлексы с мышечных рецепторов. В регуляции дыхания, в увеличении МОД при физической нагрузке участвуют два основных физиологических механизма:
1 - рефлексы с рецепторов мышц, замыкающиеся непосредственно на дыхательном центре;
2 – рефлексы с рецепторов мышц, замыкающиеся при афферентном синтезе локомоторного уровня управления движением.